KAIST 생명과학과의 허원도(왼쪽) 교수와 유정혜 박사과정생 [KAIST 제공]

유전자 치료제 개발에 있어 중요한 역할을 하는 유전자가위(CRISPR·Cas) 기술은 DNA 편집을 통해 영구적 치료 효과를 보일 수 있다. 하지만 비표적 효과에 의한 생체 내 부작용에 의한 돌연변이가 발생했을 때, 대처 방안은 마련되지 않았다. 이 때문에 DNA 편집의 잠재적인 위험성을 극복하여 특이적으로 인식하고 조절할 수 있는 RNA 대상으로 하는 유전자 가위 시스템이 주목받고 있다.

KAIST는 허원도 생명과학과 교수 연구팀이 세계 최초로 RNA 유전자 가위 기술 (CRISPR·Cas13)의 활성을 화학 유전학과 광유전학으로 조절해 시간적·공간적으로 표적 RNA의 염기 편집을 수행하는 기술 개발에 성공했다고 7일 밝혔다. 연구팀은 동물 모델에서 RNA 염기 편집 효과를 입증했다.

연구팀은 구조가 알려지지 않은 단백질의 구조를 재구조화해, 화학적·광유전학적으로 조절 가능한 Cas13 단백질 조각을 예측하고 개발했다. 이를 통해 개발된 에디터 기술로 RNA 분해와 RNA 염기 편집을 실시간으로 유도할 수 있으며, RNA 염기 편집의 활성을 가역적으로 조절할 수 있음을 확인했다. 또 기존 연구자가 실험에 이용하던 세포모델에서 더 나아가 세계 최초로 실험 쥐 모델에 해당 시스템을 적용해 광유전학적으로 RNA 염기 편집이 효과적으로 일어나는 것을 입증했다.

이번 연구는 유전자 가위 시스템을 활용한 유도 가능한 RNA 조절 시스템 개발로, 질병과 관련된 돌연변이를 표적으로 하는 RNA 기반 치료법의 발전과 세포 내 RNA 기반 연구의 적용에 기여할 것으로 기대된다.

허원도 교수는 “유전자 가위 시스템을 활용한 유도 가능한 RNA 조절 시스템 개발로, 질병과 관련된 돌연변이를 표적으로 하는 RNA 기반 치료법의 발전과 세포 내 RNA 기반 연구의 적용에 기여할 것”이라고 했다.

이번 연구 결과는 1월 22일 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판에 게재됐다.

구본혁 기자